电气自动化控制系统设计方案（精选11篇）
第一章 绪 论 ............................................ 3
1.1 电气自动化控制系统的发展趋势 ................................. 3
1.2电气自动化控制系统的现状 ...................................... 3
1.3电气自动化控制系统的目的和意义 ................................ 3
第二章 电气自动化控制系统的设计思想 ....................... 4
2.1 控制系统的监控方式 ........................................... 4
2.1.1 集中监控方式 ............................................... 4
2.1.2 远程监控方式 .............................................. 4
2.1.3 现场总线监控方式 ........................................... 4
2.2 传感器与传感器的分类 ......................................... 5
2.2.1 传感器 ..................................................... 5
2.2.2、传感器的组成 .............................................. 5
2.2.3、传感器的测量 .............................................. 5
2.2.4 传感器的基本特性 ........................................... 6
2.2.5 传感器的静态输出-输出特性 .................................. 7
第三章 电气自动化控制系统的主要内容 ....................... 8
3.1电气自动化是高等院校开设的一门工科专业。 ...................... 8
3.2自动控制系统的分类方法较多，常见的有以下几种。 ................ 8
3.3.对控制系统性能的要求 ......................................... 9
第四章 电气综合自动化系统的功能 ......................... 11
结论 .................................................... 12
参考文献 ................................................ 13
关键词：发电厂,ECS,电气自动化,以太网,应用
1 传统的电厂电气监控方案
传统的电厂电气监控是由DCS系统经I/O板实现对电气部分的AI、DI、SOE采集与远方控制功能。电气部分的特殊控制功能如继电保护、同期、电源切换、故障录波器等都由独立的电气自动装置完成,与DCS系统无关。
图1为传统电厂电气监控的方案,在这种方式中,DCS的I/O板与电气回路采用电缆连接,模拟量需要经过变送器转换成标准的4~20m A电流。在这个方案中,DCS可以实现对电气中少量关键信号的监控,但信息量比较小,信息类型比较单一,而且需要大量的电缆与变送器,成本较高。
2 电厂电气自动化系统方案
随着微机保护的发展,电气综合保护测控装置可以实现基于交流采样的保护、测量、录波、控制与通信,这些新型的微机保护测控可以非常方便地采用现场总线、工业以太网等技术组成网络,电厂的电气监控也发展为以交流采样、数字通信为主要特点的综合自动化系统ECS。ECS与电厂内其他生产与管理系统(MIS、SIS、DCS、NCS等)一起实现电厂的全面信息化。
ECS系统为分层分布式系统,分为基站控层、通信控制层与间隔层,下层的功能不依赖于上层设备及通信网络。基站控层由主站系统构成,是整个ECS系统的控制管理中心,完成对整个ECS系统的数据收集、处理、显示、监视、控制功能。通信控制层不仅完成间隔层装置与主站系统数据的转换,可实现与DCS的DPU的数据交换,而且可以实现与电气相关部分的逻辑控制功能,因此通信控制层主要由通信与控制二个功能组成。间隔层主要由各种保护测控装置与智能设备组成,可以通过现场总线、以太网、串口等方式与上一层主控单元进行数据通信。介绍针对ECS的不同需求而设计的不同系统方案。
2.1 按照电气分段组网的单台机组ECS系统典型方案
图2为按照电气分段组网的单台机组ECS系统的典型方案。基站控层包括双冗余的系统服务器、维护工程师站/操作员站、转发工作站等,系统服务器负责系统通信、数据存储与处理等,维护工程师站负责系统的维护、组态等,操作员站为运行人员的人机交互平台,转发工作站主要实现ECS系统与其他系统如DCS、SIS、MIS的数据交换。
整个系统按照电厂厂用电系统主接线电气分段对各种装置分组,分配主控单元,10k V部分综保装置通过双LON现场总线网络与主控单元CSN-031E连接,380V部分综保装置通过双RS-485与主控单元CSN-031E连接,其他智能设备通过单(双)RS-485/232口与主控单元CSN-031E连接。与DCS的数据交换主要通过基站控层的转发工作站来实现,一些重要的信息通过硬接线方式与DCS连接。
按照电气分段组网方案的特点是方案简单实用、现场总线布线容易、间隔分明、便于维护。缺点是与DCS工艺流程控制关联不大,无法与DCS的DPR一对一通信,与DCS交换数据的速度受到制约,因此DCS对电气设备的控制一般仍需通过硬接线实现。目前大部分ECS系统还是以这种方案为主。
2.2 按照工艺流程组网的单台机组ECS系统典型方案
图3为按照工艺流程组网的单台机组ECS系统的典型方案。站控层结构与图2相同。通信控制层主控单元CSN-031E的分配与DCS系统分配DPU的原则相同,按照工艺流程分配,把与热工生产流程密切相关的6k V与380V电动机等负荷的保护测控装置分在同一组接入主控单元,主控单元与DPU一一对应;进线、低压变压器等与生产流程关联不大的保护测控设备单独联网;发变组、高备变的保护测控设备、快切屏、同期屏、励磁调节控制屏等也接入这些主控单元。
主控单元不仅完成数据处理,而且还可将某个工艺流程中与电气相关的逻辑运算由DCS的DPU下放到主控单元,一些需要与DCS系统交换的重要信息通过主控单元与DPU交换,并且是双向数据交换,不重要的、对速度要求低的信息通过基站控层的转发工作站来实现交换。
按照工艺流程组网方案的特点:与DCS工艺流程控制密切关联,主控单元可以与DCS的CPU一对一通信,实时性与可靠性得到了提高,DCS对电气设备的控制可以通过通信实现,从而可以取消所用硬接线。缺点是系统相对复杂,现场总线布线在电气间隔有交叉。
由于按照工艺流程分配主控单元,同一主控单元同时要实现6k V与380V综保装置的数据处理,需要同时支持多种通信规约与通信接口。随着用户与设计院对ECS认识的提高、DCS与ECS的进一步融合以及ECS产品性能的提高,该方案也越来越多地被认可与采用。
2.3 含公用系统的2台机组ECS系统典型方案
对于2台机组的公用系统,如厂用、公用及备用电源系统等,系统配置应能够实现一台机组停运检修时,另一台机组的运行人员能对公用系统进行监控,并且要求采用可靠的措施,确保其控制命令的惟一性,不能因为公用系统的存在而使2台机组的ECS系统耦合在一起。
图4为含公用段的2台机组ECS系统典型方案。在这种模式中,每台机及公用段的系统都单独组网,每台机的系统通信服务器均通过单独的网络与公用段的基站控层网络连接,并将公用段的信息通过通信服务器接入到每台机的系统中,通信服务器起到公用段与每台机系统的网关作用。
含有公用系统的其他2种方案:将所有的设备(1号机、2号机、公用段)放在一个系统上;公用段单独组成系统,即1号机、2号机、公用段共同组成3个系统。图4的方案与其他2个方案比较其优点在于既满足了可分别通过2台机组ECS系统对公用系统实现控制,又没有因为公用系统的存在使2台机组的系统耦合在一起。因此推荐这种方案,只是其工程实施会略微复杂。
3 ECS与DCS的接口方式
在电厂采用电气自动化系统后,系统内部以网络通信的信息交换方式为主,但ECS与DCS之间的信息交换还没有达到完全采用通信的方式,主要原因是通信方式尚未完全被广大用户与设计院接受,所以有的系统主要还是采用硬接线方式,有的系统是部分采用硬接线方式,部分采用通信方式,或者两者同时具备互为备用。但随着用户与设计院对新技术的接受与设备性能的提高,通信方式将全面或者主要替代硬接线方式。目前ECS与DCS的接口方式主要有以下几种:
(1)DAS模式,即ECS作为DCS的一个数据采集子系统。此模式中ECS可采用图2所示方案。
(2)保留关键硬接线的FECS方式,采用现场总线、按照电厂工艺流程构成控制网络的电气自动化控制系统,通过现场总线实现电气部分的信息采集与控制。保留关键硬接线是指对于参与热工控制的重要电动机的起停控制采用DCS的I/O模件经电缆硬接线实现。此模式中ECS可采用图3方案并保留硬接线。
(3)完全采用通信方式的FECS模式。此模式中E CS可采用图3方案并全部采用通信方式。
4 各种通信网络在ECS系统中的应用
目前电厂电气自动化系统充分发挥了网络通信的作用,各种通信网络在ECS系统中的应用如下:
(1)工业以太网。
所有基站控层设备的信息交换均采用以太网,转发工作站与其他系统(DCS、SIS、MIS)的数据交换也主要采用以太网,主控单元、前置装置与站控层设备的信息交换采用以太网,主控单元与DCS的DPU数据交换亦可采用以太网。
(2)LON现场总线。
LON现场总线是ECS间隔层的主要通信网络,主控单元与间隔层装置之间主要通过LON现场总线通信。
(3)串行通信。
串行通信网络也是ECS间隔层的一种通信网络,主控单元与间隔层装置之间可通过RS-485/232等串口通信。
(4)其他现场总线。
主控单元具有支持接入其他现场总线(如CAN等)设备的接口。
5 技术的发展趋势
ECS系统控制发展经由计算机控制取代了传统操作盘控制,目前又由计算机控制向综合智能控制与管理发展,主要表现在间隔层与站控层两方面。
随着ECS技术、面向对象技术与嵌入式以太网技术的发展,间隔层的保护与测控单元由传统的相对独立设计,向着集保护、测量、控制、远动一体的综合化及网络化智能保护测控单元发展,直接面向一次设备或设备组合,就地安装,除实现继电保护、实时电量监控,状态信息记录及历史记录等基本功能外,还能与站控层联网实现事故分析、状态监视、微机防误操作与安全保障等功能。
基站控层监控系统由满足基本运行SCADA功能,向全面提高运行与管理自动化水平发展。监控主站采用先进的数据挖掘技术对电气实时数据仓库与历史数据仓库的数据进行分析,提供一系列的高级应用功能。
这些功能分为对外与对内两大部分,对外的功能是指给DCS与SIS等其他系统提供数据,实现机组优化控制与优化管理等综合智能控制;对内的功能是指集间隔层装置的监控管理、自动抄表、设备管理、定值管理、故障信息管理、设备在线诊断与小电流接地选线等功能于一体。
6 结语
科学技术的发展使得电气自动化技术的运用更加广泛,不仅促进了电能生产效率的提升,也为企业创造了更多的经济效益。而火电厂在引进这一新技术参与生产时,必须要把握好自动化模式的控制方式。
电能生产操作流程里需积极贯彻安全生产理念,引导生产人员严格执行标准。为了适应新的生产模式,应对生产作业人员加强技术指导、培训,使操作人员能准确操作设备,创造良好的生产环境。
参考文献
关键词：电气自动化；控制系统；设计
随着电子信息不断发展，促进了电气自动化技术发展，在我国诸多领域，均引进了电气自动化技术。根据多年实践表明，在电力系统中，运用电气自动化技术，是自动化的实际表现。按照不同决策、自动化检测设备，利用信号系统与数据传输系统，实现电力系统元器件与全系统的自动化监控管理，保证电力系统有序、稳定运行。处于该种形势下，在电力系统中，研究电气自动化问题十分重要。笔者根据自身多年的电力行业从业经验，主要分析我国电气自动化技术的发展现状，分析电气自动化控制系统设计。
一.我国电气自动化发展现状分析
首先，高度信息化。现阶段，随着我国电气自动化不断发展，呈现高度信息化趋势，不仅在机器使用、技术運用方面，还包含了数据处理、部门管理的信息化。通过信息化技术，使原本明确设备界限得以模糊，控制系统趋向模糊化，通讯设备、控制软件要求逐渐提高。
其次，易于维护。因电气自动化技术，密切联系着互联网技术，而计算机技术具有灵活性、便捷性特点，可及时提供、集成数据信息，和传统技术比较，电气自动化更加容易维护。
第三，易于控制。目前，电气自动化能够在电力系统广泛推广、运用，无法分离其易于控制特点。随着我国发展需求不断更新、发展，为适应市场需求，电力行业必须不断创新技术，提升自身技术含量，电气自动化的易于控制优点，使得电力系统能够更好服务电力客户。例如，IE控制平台日益推广，电气自动化利用一根总线进行控制，通过变压器与马达的链接控制，提高了操作的便捷性。
二.电气自动化控制系统的设计思想分析
首先，集中监控。针对电气自动化控制系统，采取集中监控设计方式，主要是因为控制站防护要求不高，系统简便与保养便捷。然而，也增加了集中监控负担，将控制系统每个重要功能集中到每个处理器操作，增加处理器任务量，使得系统运行速度降低，降低了功能走效率。监控电气控制设备过程中，每次监控对象主机为冗余下降方式，需企业增加固定投资，延长电缆运输距离，增加电缆数量，影响了控制系统可靠性、稳定性。随着电缆距离不断加长，电缆查线任务也逐渐加大。所以，增加维护量，因为接线较为复杂，使得传动、查线过程中，极易出现失误操作。因此，选择集中监控方式，需认真处理如何问题。
其次，远程监控。随着科学技术不断发展，远程会议技术、远程监控技术与远程视频技术日趋成熟，采取远程监控方式，组态方式较为灵活，可靠性较高，能够节省材料、安装、电缆等费用。然而，这种监控方式不能完全应用于电气自动化控制系统，因现场总线传输速率低于其他方式，电场所需电气通讯量较多。因此，远程监控方式在小型监控系统中较为适用。
第三，现场总线监控。现阶段，现场总线的以太网技术、电脑网络技术，已广泛应用于自动化控制系统。目前，随着智能化设备日益更新，多年运用经验丰富，使得电气自动化控制系统更新频率加快。对于现场总线监控，可在已定间隔设定功能，在不同间隔也可执行设计，针对智能化设备安装非常快捷，具备远程监控全部优势，对于模拟量变送器与隔离设备，能够控制使用数量，节省安装维护费用与工作量，使企业投入下降，节省企业成本。
三.电气自动化控制系统的优化对策
对于电气自动化控制系统而言，需确保设备可靠性、稳定性，方可发挥电气控制设备作用。因此，提高设备可靠性、稳定性十分关键。在具体设计时，需结合实际状况，按照控制设备特点，加强散热、气候防护，合理选择元器件，采取科学、合理设计方法，提升设备可靠性、稳定性。
首先，选择电气元器件。对于电子元器件，其组成设备可靠性、稳定性十分关键。因此，在选择元器件时，需考虑电路性能、工作环境。在选择之前，对主要元器件实施质量检测与质量认定，合理选择生产厂家、器件规格与品种。达到设备工作、环境要求基础上，选择性价格比最高的元器件，购足元器件，满足器件更新需求。待设备投入使用之后，仔细记录元器件运用数据、应用性能，为今后选择元器件提供参考。
其次，加强电子设备环境保护。针对电子设备使用，潮湿、污染气体、霉菌等恶劣环境，均会影响电子设备使用。轻则降低敏感度，重则电子设备报废。而这些因素当中，影响最为严重的就是潮湿，尤其的温度低与湿度高状况下，待湿度饱和之后，设备印制电路板、元器件上，会出现产色、凝露现象，使设备性能下降，或损害设备使用功能。同时，待电子设备遇到潮湿空气，材料表面附有一层水膜，逐渐渗透至材料内部，使得绝缘材料导电能力增加，体积电阻率下降，增加了短路与漏电几率，极易引起设备故障。
第三，合理开发控制设备。对于电气控制系统，在设计开发阶段，需确保设备可靠性，按照实际状况，设计出科学产品。因此，处于该阶段时，需认真研究设备技术环境，合理分析设备设计参数，制定科学设计方案，掌握所有要求、基数，设计产品结构。
第四，散热保护。针对电子自动化控制系统，需加强控制设备散热保护，以确保设备运行速度、稳定性。而温度对设备可靠性造成严重影响。设备处于运行状态时，会产生一些热量，特别是大功率元器件运行过程中，产生热量更多，若不能及时将热量散出，极易损害设备。同时，这些热量不能得到处理，会增加设备自身温度。因此，设备使用过程中，必须散出这些热量。针对小于100w功率，无需考虑散热问题。对于半导体分离器，由于功率较大，需添加散热器。针对消耗功率较大元器件，尽可能不安装热敏感分离器，进而消除这些安全隐患。
四.结束语
综上所述，电气自动化控制系统不断更新，自身技术水平日益提高，电力系统属于复杂、庞大的工程系统，仿真技术、智能技术、集成技术、人工智能技术、电网技术在电力系统中的运用，实现了高度信息化，使系统维护、控制更为简单化。在今后发展过程中，必须不断研发新技术，加强科学研究与创新，不断推进电气自动化控制系统的健康、积极发展。
参考文献
[1] 周艳惠.电气自动化控制系统的设计[J].中国新技术新产品，2010，（2）：8.
[2] 石磊，李国栋.电气自动化控制系统及设计[J].黑龙江科技信息，2011，（20）：61.
1.1.1输入电路的优化设计方法煤矿供电系统受复杂生产环境的影响在运行中存在着不稳定性，为了保证电气自动化控制系统安全运行，应在输入电路部分安装电源净化元件，避免因电气自动化控制系统出现故障而影响煤矿生产运行的稳定性。在输入电路设计中，可将电气自动化系统的输入电源控制在24V，对电路载荷进行适当调节，保护系统的稳定运行，避免短路问题发生。由于PLC芯片在电路短路的情况下易受到损坏，导致系统运行故障，所以需优化设计输入电路，消除短路的影响。
1.1.2输出电路的优化设计方法电气自动化控制系统的输出电路优化要以满足煤矿生产运行为前提进行优化，保证各类型设备装置能够适应系统的高频性动作，如指示设备、调速设备等，使设备的响应速度不受影响，符合生产运行对各类设备的功能要求。如，在水泵机房的电气自动化控制系统设计中，系统输出频率为每分钟6次，可利用继电器对输出电路进行优化设计，以达到提高输出电路抗干扰性能、简化电路构成的良好设计效果。但与此同时必须注意的是，如果电气自动化控制系统输出感性负载，一旦系统面临断电情况，就会使系统产生浪涌电流，对系统芯片造成损坏，严重时会直接损毁芯片，造成系统运行故障。所以，在优化设计电气自动化控制系统的输出电路时，要有效控制浪涌的产生，保护芯片安全完整。为满足这一要求，可在电气自动化控制系统的输出电路盘上连接二极管，让二极管吸收系统产生的涌浪电流，避免涌浪电流冲击芯片。如果系统输出频率在每分钟7-10次之间，也可利用继电器优化输出电路设计，最好选择固态继电器以保证输出电路运行的稳煤矿电气自动化控制系统设计及优化文/苏永生煤矿电气自动化系统主要是有硬件和软件两个部分组成，在对系统进行设计的过程中，为提升系统的性能及其运行稳定性，可从硬件和软件两个方面着手，对系统进行优化设计。基于此点，本文首先对煤矿电气自动化系统的硬件优化设计进行分析，随后对煤矿电气自动化控制系统软件的优化设计进行论述。摘要定性，增强水泵房开合动作控制的灵活性。
1.2抗干扰优化设计
建筑设备自动化系统在当今的建筑中有着非常广泛的应用，这种系统是中央控制系统的一种，它主要是通过对建筑物内的各种电气设备进行有效的控制来达到调节建筑内环境的目的，使得建筑内部环境能够给人们更加舒适的感受。
1、建筑自动化系统的定义
1)从广义的角度来看BAS是将建筑物内部的电力系统、给排水系统、空调系统等和建筑相关的系统进行全面的控制和监督，将其统一管理，最终所形成的一个综合性较强的系统。
2)从狭义的角度上来看，BAS只是对建筑内的电力、空调、照明和给排水系统进行集中的监控。广义的BAS中还有防盗以及车库的集中管理，但是在狭义的BAS中却不包含这些内容，这是因为我国在管理体制方面存在着明显的差异，因此BAS的整个工作内容就会被相应的缩减，本文当中所提到的不包含的系统属于消防火灾自动报警系统等其他相关的系统，所以在划分工作范围时自然也就将分属其他系统的工作排除在外。
2、建筑电气自动化系统的设计
建筑中所具备的电气自动化系统能够利用信息网络的形式来把一些信号或者是命令传递发给排水系统、供暖系统、照明系统等等，这样就能够很好地对这些系统的正常运行起到非常有效的保护作用。在设计的过程中相关人员应该首先对建筑本身进行调查，同时也要对业主的需求进行详细的了解，这些都是初步方案制定的重要依据，然后要对调查结果进行具体科学的分析，之后对设计方案进行进一步的改进，最后就是技术人员和设计人员一同会审设计图纸，对图纸中一些不是很合理的地方要进行有效的改进，保证设计质量，防止出现设计不符合相关要求而出现重新建设施工的现象。
3、建筑电气自动化系统的`安装
建筑建设的过程中会有很多歌环节都涉及到电气自动化系统的安装，在安装当中会遇到很多比较复杂的工序，工作具备一定的难度，这就要求施工人员一定要具备非常强的专业技能，能够非常娴熟地进行相关设备的安装，同时对相关的要求和规定也要非常熟悉，只有这样才能保证安装的质量符合要求。
3.1远程处理装置。自动化监控系统在和电脑协作时就能够非常自由的实现通讯的目的，通过线路的连接直接就可以达到目的，从而能够保证系统具有非常强的整体性，建筑自动化监控系统的主要功能就是对建筑内部的各项电力设备进行有效的监督和管理，保证其正常运行，基于这样的情况就要将整个监控系统安置在机房的附近，这样能够更好地保证监控系统能够对建筑内的各项电力设备都能起到非常好的监控作用，但是在这一过程中不应将远程处理装置安装的过紧，需要预留出一定的距离，这样才能更好地为以后的使用提供更大的便利。
3.2系统线路装置。在进行安装的过程中一定要特别注意一些安装时需要的专门的线路设备，在安装之前一般都需要对这些设备进行屏蔽，或者采取一些有效的措施对其存在的一些危险予以消除，同时信息设备和网络设备要进行单独的安装，导线要直接连接地线，同时不同设备在性能上也有着很大的差异，在安装的过程中要根据它们之间性能和要求的差异对线路接地设施进行适当的选择和调整，这样才能更好地保证安装的质量。
3.3数字控制装置。数字控制装置是由很多小型的处理设备和一些处理软件共同组成的，同时在系统的内部还存在着备用的电池，所以这种设备的结构相对较为复杂，在安装时一定要谨慎小心。第一，要仔细核对设计图纸，要严格按照图纸的要求对其进行施工建设，在设施分布较为密集的地方要对分散设备的密度进行严格的控制，这样可以有效减少设备线路的使用数量，使得数据信息的收集工作能够更加便利。
数字控制设备通常应安装在光照和通风效果好、维护方便的场所,一般放置在配电柜内,并分别安装强电系统和弱电系统,保证系统的安全运行;其次,数字控制设备的信号应当与建筑物内部的仪表显示相符,信号的测量准确性要符合系统对于准确程度的要求。
4、现代化建筑的电气自动化系统的监控
在安装完各种设备之后,还要对于整个电气自动化系统进行质量监测。质量是整个系统安装工程的生命,一旦某一个施工环节出现质量问题,将导致与此相关的所有设备都无法正常工作,电气系统的安全性与稳定性降低,整个工程的质量失去保障。因此,引进装置和安装装置的全过程都需要监控,要严格依据计划施工,不能偏离正确的施工方向。
具体来说,在引进设备时,应当检查进货厂商是否具备相应资质,并认真核实产品的相关技术性能,确保设备质量达标;在安装前的试验过程中,要认真执行相关试验指标,不能凭借经验判定某一数值的准确程度,要做好详细的记录;在安装时要注意每一个细节,在满足质量要求的同时执行安全标准,保证设备的可靠性和耐用性;在后期的维护过程中,要定期检查设备运行情况,发现问题及时处理。
5、建筑设备自动化系统的布线方式
5.1建筑设备自动化系统线路包括：电源线、网络通讯线和信号线。①电源线一般BV-(500V)2.5mm2铜芯聚氯乙烯绝缘线。②网络通讯线需由采用何种计算机局域网及建筑设备自动化系统在数据传输率、未来可兼容性和硬件成本等多方面综合考虑确定。一般有同轴电缆(不同厂商的产品不尽相同);有的系统采用屏蔽双绞线或非屏蔽双绞线(分3、4、5三个级别);在强干扰环境中和远距离传输时，宜选用光缆。
5.2建筑设备自动化系统线路均采用金属管或金属线槽保护，网络通讯线和信号线不得与电源线共管敷设，当其必须作无屏蔽平等敷设时，间距不小于0.3m，如敷于同一金属线槽，需设金属分隔。
6、结语
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基于 IEC61850 的变电站自动化 系统整体方案设计
ECHNOLOGY
科技纵横
文/于 波
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【摘 要】 本文对基于 IEC61850 的变电 站自动化系统整体方案设计进行了论述 【关键词】 变电站； 自动化系统； 监控 系统； 容错能力； 主变保护 1.引言
基于 IEC61850 数字化变电站(以下简称 数字化变电站)中，智能一次设备的信号输出 和控制输入采用了数字技术，变电站二次回 路设计中常规的继电器及其逻辑回路被可编 程软件代替，常规的模拟信号被数字信号代 替，常规的控制电缆被光缆代替，简洁的二次 回路设计使变电站自动化系统的可靠性得到 了进一步提高。
2.系统总体要求
站级层后台和间隔层 IEO 装置(包括保 护装置和测控装置)的通信均应用 IEC61850 通信协议标准； ②间隔层测控单元之间采用 基于 GOOSE 快速报文机制的水平通信，实 现间隔层全站联闭锁功能； ③间隔层保护装 置之间采用基于 GOOSE 快速报文机制的水平通信，取消保护装置之间的屏间电缆； ④鉴 于站级层设备操作系统的安全性、稳定性的 要求，站级层设备操作系统应优先采用稳定 性较好的 Unix 操作系统平台； 自动化系 ⑤ 统优先采用!RIG 一 B 对时方式，同时预留 简单网络对时方式(SNTP)。
除。4.3 系统的可靠性 计算机监控系统在工程现场运行必须具 有很高的可靠性，其平均无故障时间 MTBF 要求为:主要设备大于 27000 小时，系统总体 大于 20000 小时;每个单元设备的平均维修 时间 M 丁下 R 小于 3.5 小时。对此，投标者 应提供有关证明资料，供买方认可。遥控动 作 正 确 率: 100%，遥 控 动 作 成 功 率 大 于 99.9%。4.4 系统的安全性 在任何情况下，硬件和软件设备的运行 都不能危及变电所的安全稳定运行和工作人 员的安全。4.5 系统的抗电磁干扰能力 系统应具有足够的抗电磁干扰能力，符 合 IEC、GB、标准，OL 确保在变电所中的稳 定运行。并提供型式试验报告。
主控楼配置两套交流不间断电源(逆变 分别组一面屏。逆变电源屏配置 电源)装置，总开关及足够数量的出线开关，额定电压 220VAC。逆变电源装置输入电源为市电交 流 22OV 和直流 220V，配备市电旁路供电回 路，输出电源为正弦交流 220V。两套交流不 间断电源独立输出，不配置输出电源合并回 路。逆变电源装置应配置常规告警的硬接点 输出和串口通信接口，为计算机监控系统提 供 UPS 系统告警信号。5.6 电能计量 各级各段母线电压互感器二次侧设电能 计量专用电压回路，其回路导线截面应保证 在最大负荷运行时，各电能表端的二次电压 降不大于 0.2%Ue。各级电压线路、主变压器 各侧的电度计量，采用多功能电子表;电容器 无功电度计量采用无功电度表。
6.屏位配置原则
6.1 自动化系统方案一 6.1.1 总体构架。总体构架主控楼配置 220kv 继电器小 两台工业级以太网交换机，室、110kV 继电器小室和 35kV 配电装置小 室分别配置两台工业级以太网交换机。以上 8 台交换机组成主干环网结构。站级层设备 单网卡配置，与主控楼的两台交换机分别单 独连接。6.1.2 系统可靠性分析。站级层设备单 网卡配置，没有备用通信通道。6.2 自动化系统方案二 6.2.1 总体构架。主控楼配置两台工业 级以太网交换机
和两台通信主机。220kv 继 电器小室、110kV继电器小室和 35kV 配电装 置小室分别配置两台工业级以太网交换机。6.2.2 系统可靠性分析。站级层设备单 网卡配置，没有备用通信通道。主机兼人机 工作站
1、互为冗余，2 在网络上地位相同，没 有主备区别，数据库保持一致，在操作界面上 有主备机制。6.3 方案比较 方案一中，间隔层设备按照继电器小室 分布分别组建光纤环网结构，依托环网自愈 技术具备一定的冗余性，但是每个间隔层设 备需要额外增加一台小交换机参与组建环网 结构，这将增加网络设备投资成本，同时也增 加了网络设备发生故障的概率。方案二中，间隔层设备按照继电器小室分布分别组建单 星型以太网，网络结构简洁明了，整个网络的 组建、扩展和维护都相对简单，但是间隔层网 络的冗余性相对较差。（下转 170 页）
5.继电保护系统
5.1 主变保护 有载、本体瓦斯保护: 轻瓦斯动作于信 号，重瓦斯动作跳三侧断路器。释压阀动作 保护:设跳闸和信号两个位置，跳闸出口接入 主变重瓦斯出口回路。纵差保护: 瞬时动作 跳三侧断路器。过电流保护: 作为主变的后 中压侧及 备保护。过负荷保护:装于高压侧、低压侧，动作于信号。主变保护采用双套微 机保护装置，采用满足 IEC61850 通信标准要 求的智能设备。5.2 故障录波器 故障录波器选用四台微机故障录波装 置，其中两台分别用于录取 220kV 电压、高 频量、电流量及事件记录和 110kV 电压、电流 量及事件记录量。另设两台主变录波器，用 于录取主变三侧的电压、电流量、直流量及事 件记录量。5.3 保护信息收集柜 在主控楼配置一台保护信息收集柜，用 于收集各保护装置的信息，并将保护信息送 往各调度端。5.4 直流系统 直流网络考虑采用辐射供电方式，在主 控楼继电器室、就地继电器室设置两面直流 分电柜，35kV 配电装置楼继电器室内设置
一 面直流分电柜，皆采用单母分段接线，两段母 线进线电源来自不同蓄电池组。间隔层网络 设备、测控和保护采用直流供电模式，直流系 统按辐射式供电方式，重要的设备如网络交 换机等按双回路直流供电。5.5 UPS 系统
3.后台计算机监控系统
计算机监控系统可分为二层: 站级监控 层和间隔级监控层，间隔级监控层将采集和 处理后的数据信号，经网络传输到站级监控 层。各单元测控装置相互独立，互不影响，功 能上不依赖于站级监控层设备。站级监控层 网络采用 100M或更高速度的冗余配置以太 网。站级层和间隔层测控装置的通信均采用 符合 IEC61850 标准的通信协议;间隔级网络 的传输速率满足系统的实时性要求。
4.系统性能
4.1 系统的可用性 计算机监控系统的设计应充分考虑在各 个工程环境中的不同因素，以保证在现场安 装后立即适用并稳定可靠运行，系统年可用 率应大于 99.9%。4.2 系统的可维护性 系统的硬件、软件设备应便于维护，各部 件都应具有自检和联机诊断校验的能力，应 为工程师提供完善的检测维护手段及工具软 件，包括在线的和离线的，以便于准确、快速 进行故障定位。一般性故障应能由工程师在 现场自行处理。同时，供货商应具有技术支 持条件保证即使发生严重故障也能及时排
2009.4 CHINA EQUIPMENT
167
T
ECHNOLOGY
科技纵横
（上接 166 页）温度）进行连续采集，并与设定温度进行 比较。如果即时温度仍然大于设定温度，则 加大阀门开度，加快水流速度，以提高热交换 实现降温； 反之若环境温度小于设定温度，则 控制电机反向转动，减小阀门开度，减慢水流 速度，以减小
热交换实现升温； 如此，在不断 的调节，使实际环境温度逐步逼近设定温度，最终达到温度的控制精度。图 5 速度信号处理电路
定时器 4 中断，定时每秒执 行一次程序
3.汪敏生.LabVIEW基础教程.北京:电子 工业出版社，2002.作者简介： 第一作者：（1986-),男，周虎 安徽省人，浙江大学光电系信息工程（光电）专业学生。，教授、博导，1988 年 王晓萍（1962-）女，毕业于浙江大学科学仪器系，研究生学历。微机类课程组组长，承担微机类课程的教学 及实践工作； 从事分析检测技术与智能仪器 设计开发的科研工作。
（作者单位： 周虎/沈栋/苗青杰/王晓萍/闻春 敖均为浙江大学光电信息工程学系）
5.结论
对于霍尔元件-多极磁环式速度传感器/ 轴角编码器，可采用有限元法计算霍尔元件 所处圆弧面上的磁密分布，通过该面上磁密 最大值与霍尔元件最低动作值的比较，可得 到磁环极数的最大值。磁环极数的实际值，要根据计算结果，综合考虑系统的工作条件 和实际来确定。为了增加传感器每一转发出 的脉冲数，还可以在传感器的定子边安装互 差一定电角度的多个霍尔元件，再利用异或 门电路将多路信号综合在一起。
每秒 3 个 DS1 820 各采集 1 次数据，用数组 tepm [3] 记录，数组 sum [3 ] 记录每一路的，这一分钟的温度和
▲ ▲
计算机接受并自 动处理数据
（上接 167 页）
是 1分钟到否？ 否
通过232发送3个平均温度到PC
7.结束语
数字化变电站由于广泛地采用智能设 备，对现有地运行、维护和管理方法提出了挑 战。所以规划数字式变电站时应充分考虑运 行、维护和管理的因素，同时也应根据数字化 变电站的特点适当调整运行、维护和管理的 规程。
设定温度＜当前温度，未到最大步数 否 设定温度＜当前温度，未到最小步数是
开中断1，此 以 控 制 单 片机 正 转，大 水阀 增
是
开中断1，此 以 控 制 单 片机 反 转，小 水阀 减
参考文献：
1.邹继斌, 胡建辉, 徐永向,“High Temperature Brushless DC Motor System and Its Journal of Harbin InOperation Mode Control． stitute of Technology” 2001 年, 第 4 期., 2.P.Pillay, R.Krishnan, Modeling, simu“ lation and analysis of permanent-magnet motor drives, Part I: The Permanent-magnet Synchronous Motor Drive
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返回程序
参考文献：
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陆一 110kV综合自动化变电 站标准设计 [J] 科技情报开发与经济, 2000,(06)作者简介：（1982 ～）男，于波，汉族，宁 夏银川人，2004 年毕业于宁夏大学电气自动 化专业，获工学学士学位，助理工程师，现主 要从事变电站电气安装方面的工作。（作者单位： 宁夏电建送变电工程公司）
图 5 温度调节流程图
4.总结
该系统是在 2008 年 9 月参加浙江大学 电子设计竞赛期间完成的，包括总体设计、程 序编写、硬件设计与制作、系统性能测试等。系统通过步进电机控制水流速度，调节小型 风扇风速进行热交换，运用单片机的控制算 法进行温度调整，实现了环保节能型模拟空 调的功能。实际测试表明，系统具有接近实 际生活中的空调控制功能，取得了较为满意 的效果，因此也获得了竞赛一等奖第一名的 好成绩。
参考文献
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（作者单位： 广东机电职业技术学院）
170
1 数控机床电气控制系统原理及特点
1.1 数控机床电气控制系统工作原理
数控机床自动化工作需要通过计算机平台得以实现。在数控机床的工作中, 首先需要工作人员将加工工件的实际要求通过图片、文字的方式, 在计算机平台运用计算机程序将其实现代码化, 进而将这些代码输入到数控机床的系统中, 数控机床的控制系统会根据这些代码信息进行相应的加工处理, 实现工件的加工方式、程序以及结果符合一开始输入的工件加工要求, 也就实现了工件加工的数控化。
1.2 数控机床电气控制系统功能特点
数控机床的电气控制系统在功能上主要包括三个特点。首先是适应性高, 对目前的大部分工件都可以实现数控机床的加工, 加工工件的稳定性、精准度和平稳性都有很好的保证;其次是操作简易, 采用数控机床进行工件的加工只需要在加工开始阶段, 在计算机段输入相应的工件加工要求即可实现工件加工, 操作十分方便;最后是效率高, 数控机床的使用可以大大提升工件加工过程的自动化, 对于人工的需求量较少, 生产效率极高, 可以有效的提升企业的市场竞争力。
2 电气自动化数控机床的构成
数控机床具有高精度、高效率的优势, 是现今制造自动化技术的主要体现, 在构成上是机械加工设备和计算机控制系统的两者集合体, 具体构成部分包括:伺服装置、CNC单元、车床本体、传输设备、以及电气控制设备、协助装备、驱动设备及可编写程序的控制器、检测装置。下面具体介绍在电气自动化数控机床中比较重要的两个组成部分车床主体和传输装置。
2.1 车床主体
数控机床的车床主体是整个电气自动化数控机床系统的主要组成部分, 由传统的机床演变而成, 在其结构上相比传统机床有了很大的改善, 尤其是在具体操作和刀具结构、位置的设置上, 数控机床拥有更高的适用性、精准性和自动化程度, 最大程度的提升了企业生产效率。
2.2 传输装置
数控机床的传输装置经历了长期的发展演变, 在一开始主要的传输装置信息输入采用磁带实现, 随着技术的不断发展和创新, 先后从磁带演变到磁盘再到键盘, 在现阶段的数控机床传输装置其介质主要采用DNC网络通讯。DNC网络通讯传输介质具有精准度高和方便快捷的优势, 可有效的提升数控机床的运行效率。目前的数控机床传输装置的工作需要通过网络通讯技术为平台进行, 通常情况下在数控机床工作的开始阶段需要进行数控机床的传输工作, 工作人员通过传输装置将工件的具体加工内容输入到数控机床的控制系统中, 进而实现具体的加工工作, 属于整个数控机床自动化控制系统的重要组成部分。
3 电气自动化数控车床电气控制设计论述
根据数控机床的工作特点, 从伺服设计和主轴设计两个方面, 简要对电气自动化数控车床电气控制设计进行论述。
3.1 伺服驱动设计
在数控机床的正常工作中, 数控机床电气自动化控制系统有着极其重要的作用, 而在电气控制系统中伺服系统又是极其重要的组成部分。CNC装备和车床之间存在的联动部分即伺服系统, 其工作原理为CNC装备先发出工件加工的相应控制数据, 通过伺服系统实现系统在坐标轴上的相对运动, 从而完成程序整体的要求操作内容。目前随着网络技术和计算机技术的快速发展, 在对数控机床的伺服系统进行相应设计时, 多采用PLC技术进行控制设计, 提高了整个伺服系统的抗干扰性, 实现伺服系统计算和伺服系统中各个零件之间的紧密结合, 提升数控机床的加工精度和效率。
3.2 主轴设计
数控机床的主轴精密度对于数控机床零件加工精密度有着最为直接的影响, 数控机床的主轴功能影响着数控机床整体工作的时效性、零件加工质量以及产品的加工范围等, 因此在对数控机床主轴系统进行设计时必须十分重视, 从各方面综合考虑。首先在对数控机床主轴进行电气控制系统设计时, 要以电气控制的要求为基本出发点, 编写符合要求的PLC程序和设计科学合理的电气原理图;其次在主轴的转速、大小、运行速率和运行位置设计时, 必须严格遵守加工要求, 进行合理配置;最后在主轴的元器件选择上也要严格按照要求采购, 保障主轴的高精准度, 实现加工工件的稳定生产和高精度、高效率生产。
4 结束语
综上所述, 电气自动化控制系统的设计对电气自动化数控机床的日常工作有着非常重要的作用, 可以有效促进数控机床自动化的发展。通过对数控机床控制系统的原理和特点以及构成的分析, 加之对几个主要电气自动化数控车床电气控制设计的谈论, 增加对了我们对电气自动化数控机床的认知, 以及电气自动化数控机床电气控制系统设计的认知, 为进一步提升数控机床的技术水平, 帮组机械制造行业持续发展, 提供了重要的参考。
摘要：随着改革开放国民经济的快速发展, 国家的科技水品也在快速的提升, 尤其是计算机技术更是在社会的各行各业中被广泛的使用。在机械制造行业计算机技术也也被给以推广, 有效地提高了机械制造业的制造自动化, 很大程度上提升了生产效率。文章首先介绍了数控机床电气控制系统的原理和特点和主要构成, 进而对电气自动化数控机床的控制极速进行了分析探讨, 旨在为相关行业提供一些借鉴。
关键词：电气自动化,数控机床,电气控制
参考文献
[1]李晶茹.电气自动化数控车床的电气控制设计[J].科技创新与应用, 2015, 11 (31) :113-113.
关键词：煤矿 电气自动化 控制系统 创新设计
在现代化煤矿生产过程中，安全、高效的生产离不开数字化、自动化的控制装置。在计算机相关技术的发展与进步下，基于PLC技术的电气自动化控制系统能适应各种恶劣的工作环境，是实现煤矿高效率、高安全性生产的关键手段。在煤矿电气自动化控制系统设计中，如何对设计进行创新与优化，以最低构建成本，提升系统运行的安全性和可靠性，增强系统使用性能是目前煤矿企业和社会共同关注的问题。本文就煤矿电气自动化控制系统设计的创新与优化进行了研究分析，促使煤矿生产、运输、存放等过程向智能化、自动化、现代化方向发展。
1 单片机电气自动化控制系统在煤矿生产中的应用
随着社会经济不断增长，人们在生产生活中消耗的能源也越来越多，对煤炭资源的依赖程度就越来越高，使得煤矿开采力度逐渐增大，加上工作环境较为恶劣，给煤矿安全生产带来了一定的难度。在煤矿生产中引入电气自动化控制系统，不仅能确保煤矿开采工作顺利进行，还可以节省经济支出，实现煤矿企业最大化经济效益。电气自动化控制系统的核心是单片机，不同生产环境下，单片机的选择原则和方式都应该有所不同。相关技术人员应该根据煤矿开采和生产的实际环境，对其进行全面、深入的勘察与分析，这是确保单片机在煤矿生产设备中正常工作的关键环节。其次应该做好单片机使用过程中防水、防漏电工作。目前在我国大多数煤矿生产中，往往采用PLC单片机，不仅做到很好的防水保护，还可以在出现漏电现象时，自动采取很好的应对措施，确保系统运行的稳定性。同时PLC单片机还具有工作效率高、耗能少、抗干扰强等优点，所以在煤矿生产中得到了广泛的应用。单片机在煤矿生产中主要是对系統设备进行实时保护，通过检测电信号，将其转换为电压信号，并经过内部系统对所检测出的信号进行一定程度的放大，以此转换为可供使用的电压信号，然后传送至CPU，通过计算机将信息显示出来。
2 煤矿电气自动化控制系统设计的创新与优化
2.1 创新设备选型
目前市场上有较多品牌的PLC产品，其品牌不同所使用到的方案也存在明显的差别，对应煤矿电气自动化控制系统的工作性能也不尽相同。详细分析如下：
2.1.1 分析系统规模。在PLC设备选型前，需要对自身系统的规模进行深入分析，尽可能缩小设备选择的范围。若仅仅要求PLC设备实现对瓦斯浓度的检测，可以选择一般微型设备。如果要求水泵机房可以根据变化的水位进行工作方式和状态的更改，这就给PLC设备在逻辑和闭环上控制提出了更高的要求，因此必须选择中等的PLC设备。若想对矿井中生产人员进行实时监测。首先要对井下通信和控制进行监测，中等和微型设备是不能满足其监控要求的，只能选择大型的PLC设备。
2.1.2 I/O点类型的确定。在电气自动化控制系统设计中，应该根据预期监控对象的系统规模确定I/O点的数量，并将其进行类别上的划分，制定出相应的统计清单，以确保软硬件资源余量的充足，最大程度避免资源浪费的现象。对矿井自身供电情况进行分析，以确定输出端输出方式和频率，往往其输出方式是采用晶体管和继电器进行输出的。
2.1.3 选择编程工具。在选择编程工具时，应该根据系统规模确定适合自身的编程工具，确保系统编程能快速高效的完成。针对小规模PLC设备编程，往往选择梯形编程方式，该方式较为简洁，在中型PLC编程中非常实用。对大型PLC设备编程而言，一般使用计算机和PLC软件包进行编程，但是该方式不仅会消耗大量的资金，现场调试也十分不便，一般只针对大型煤矿自动化控制系统编程。
2.2 创新硬件设计
2.2.1 输入电路的创新。由于煤矿生产环境比较恶劣，加上我国供电存在一定的不稳定性，为确保系统运行的安全性和稳定性，需要在输入电路部分加装电源净化元件，采用1：1隔离变压器可以较好的通过双隔离技术，将变压器初级线圈和次级线圈屏蔽层通过初级电气中性点接大地，减小脉冲干扰作用。对PLC输入电源控制在24V直流电源，根据容量对负载进行调节，完善周边电路的防短路操作。如果由于短路或者负载，都会造成PLC芯片受损，造成系统无法正常运行。因此必须对输入电路进行创新，确保系统安全运行。
2.2.2 输出电路的创新。系统输出电路设计创新，需要根据煤矿生产的实际需求，对各种指示标志、调速装置等采用晶体管进行输出，促进其响应速度的提升。在煤矿水泵机房的电气自动化控制系统中，PLC输出频率为6次/min，可以采用继电器输出，其抗干扰能力与带负载能力相对较强。如果PLC输出带电磁线圈或者其他感性负载，为避免产生浪涌电流对PLC芯片造成损坏，可以在电路盘上接续二极管，使其充分吸收浪涌电流，保证PLC芯片。
2.2.3 抗干扰设计创新。煤矿工作环境比较恶劣，给电气自动化控制系统也提出了更高的要求，电磁脉冲对系统芯片的干扰十分容易导致系统失灵，因此必须做好系统抗干扰创新。一是可以采用隔离变压器抗干扰，将中性点经电容接地。二是采用金属壳屏蔽系统产生的电磁，将PLC控制系统置于金属质地的工作柜，将外壳接地，以避免静电、电磁脉冲和空间辐射对系统的干扰。第三将强电动力线路、弱电信号分开走线，并保证一定的间隔，通过双绞线传输模拟信号，能起到较好的抗干扰作用。
2.3 创新软件设计
2.3.1 软件结构创新设计。软件设计主要包括基本程序设计和模块化设计。在煤矿生产中，应该根据煤矿开采的不同程序，对程序进行适时调整，采用模块化设计对后续功能拓展有较好的作用。将煤矿电气自动化控制系统的目标分为多个子任务模块，分别对其进行编写和调试，最终将其组合成为一个完整的程序。模块化程序创新设计，提高了电气自动化控制水平，使其更符合实际的生产状况。
2.3.2 程序设计过程的创新。若想实现程序优化设计，应该根据煤矿电气自动化控制系统的实际需求，按需分配I/O，将整个系统的I/O信号进行集中编制，以提升系统的维护效率。程序中定时器、计数器、继电器需要统一编号，切不可重复同一个编号，进而促进系统运行可靠性的提升。在地址分配完成后，应该详细列出I/O分配情况和内部继电器标志位分配表。
3 总结
在国民经济不断发展下，我国现代煤矿技术加快了发展脚步，在生产过程中使用电气自动化控制技术，大大提升了煤矿生产效率，确保了生产安全。本文主要基于PLC电气自动化控制，对目前电气自动化控制系统存在的问题进行分析，并对系统设计进行创新和优化，这对提升系统的工作效率、实现安全生产、促进煤矿企业健康发展具有深远的意义。在创新过程中，应该根据煤矿生产的实际需求，结合整个电路自身特点和工作环境，确保系统各方面指标符合相关标准与要求，实现现代化、智能化、标准化的煤矿电气自动化控制。
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电气接地工作进行的过程中，中性接地点可以为三相电压平衡提供保护。中性接地点是电气接地环节中的一项重要工作。为了能够对接线端的安全性做出保证，需要将屏蔽接地和其他接地系统分离开来，除去上文中所说的问题之外，不可以和PE线相互连接在一起。应用中性接地点，能够让接地保护模式精准的在高压系统中发挥作用，也可以让单相电弧接地过电压被消除掉。在智能化建筑物当中应用这种方法，可以促使基准点位和供电电源的稳定性得到大幅度提升，应用引线截面比较大的铜芯绝缘线，可以促使供电稳定性得到大幅度提升，从而让我国人民群众享受稳定的供电服务，促使我国建筑电气行业逐渐走上一条稳定发展道路上，最终在我国社会经济发展进程向前推进的过程中，做出一定贡献。
2。2防静电接地和屏蔽接地的应用
人体在运动的过程中会产生很多静电，这些静电在湿度较低的环境当中一般会储存在人体当中，从而也就会对处于运行状态的电气设备造成一定影响。假如在人体当中的点亮达到一定程度之后，甚至会让电气设备当中的芯片遭受影响。所以民用建筑电气系统设计工作进行的过程中，需要考虑到人体静电带来的负面影响。在建筑电气系统设计工作进行的过程中，经常会将电气设备和PE线相互连接在一起，以便于可以发挥一定防静电作用。2。3TN—S系统在建筑工程中的应用TN—S系统在电气接地系统当中得到的应用比较广泛，一般会在建筑工程项目中独立设置的单独变和配电所中得到应用，民用建筑电子设备有特殊要求的情况下也有可能应用TN—S系统。TN—S系统实际工作原理是将保护线和中心线分离开阿里，将三相四线和P二线组合成一个接地系统，PE线和中心线N应当相互分离开来。中心线和P二线的接地点就演变为变压器的中性点。尤其是在现代智能建筑物当中，正式应用TN—S系统之前，应当详细对各个因素进行分析，智能化建筑物当中使用的单相气机比较多，并且单相设备带有的.电负荷比较多，所以中性线N线会带有一定随机电流，并且智能化建筑中的用户照明的时候应用荧光灯，所以在N线当中存在3次谐波、电流，谐波会在N线上作用，因此N线当中的电流强度提升，从而设备外壳连接位置上容易出现故障。在此基础上可以了解到的是，智能化建筑物接地系统设计工作进行的过程中，安全性因素应当得到充分的重视，以便于可以对建筑电气系统的运行安全性及稳定性做出保证。
3电气自动化技术未来发展趋势
虽然电气自动化技术实际应用的过程中，逐渐在我国社会各个行业中取得一定成果，但是这一项技术是一项创新型技术，现阶段的发展并不是十分成熟，因此在电气工程当中应用的时候，其实仍然存在一些问题。比方说，电气自动化系统对电磁波装置的影响难以规避等等。这些问题应当得到充分地重视，一定是需要持续的研究这一项技术，发现其实际应用的过程中存在的问题，并使用适应性比较强的措施解决问题，以便于可以在电气自动化技术实际应用的过程中，将其本身的作用充分发挥出来，促使我国社会逐渐走上一条稳定发展道路上。分布式发展，分布式发展可以在网络当中构建独立的网络系统，将危险性分散开来，促使系统的运行安全性及稳定性得到大幅度提升;开放性发展是将系统和外部紧密相互联系在一起，在各个方面和网络连接起来，促使信息收集及处理能力得到大幅度提升;信息化是将建筑电气设备和网络技术相互融合，逐步实现网络自动化及管理一体化目标。在市场竞争越发激烈的背景下，如果想要在价格上取得一定优势，那么电气自动化技术应当不断吸收创新型技术中的优势，并总结以往实际应用过程中的经验教训，积极的对自身发展方向进行优化调整，考虑建筑电气系统的实际情况，以及人民群众的实际要求，以便于可以在电气自动化技术实际应用的过程中，满足我国人民群众提出的实际要求，逐渐走上一条稳定发展道路上。
4结语
总而言之，电气工程从某些方面上代表了一个国家的科学技术发展水平，也展现了现代化生产水平。电气自动化技术不单单在我国建筑电气系统中发挥十分重要的作用，也是工业发展的基础。以往一段时间当中，我国电气自动化技术发展和应用速度得到大幅度提升，并在我国社会各个行业中发挥出来十分重要的作用，因此这一项技术应当得到充分地重视，找寻出来更多创新型应用方法，以便于可以在电气自动化技术实际应用的过程中，将其作用充分发挥出来，促使我国社会经济之间走上稳定发展道路上，最终在我国社会经济发展进程向前推进的过程中，做出一定贡献。
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【关键词】电力控制系统；安全保护；电器控制线路；自动控制
【Abstract】The basic task of the article on the electrical control system design， electric drive system to automatically control principles outlined. And based on control theory， the question of how the system design， electrical control design task formulation， motor selection， electrical control circuit design， and finally discusses how electric drive systems security.
【Key words】Power control system；Security；Electrical control circuit；Automatic control
1. 电气控制系统设计的基本任务
1.1 电气控制系统设计的基本任务是根据生产机械对控制系统的要求，设计和编制出设备制造和使用维修过程中所必须的图纸、资料，包括电气原理图、电气元器件布置图、安装接线图等，编制外购元器件目录、单台材料消耗清单、设备说明书等资料。由于系统从初步设计、技术设计到产品设计过程中的每一个环节都与产品质量和成本密切相关，因此设计工作首先要树立科学的设计思想，树立工程实践的观点。正确的设计思想和工程观点是高质量完成设计任务的保证。
1.2 电气控制系统设计的基本要求是：（1）熟悉所设计设备的总体技术要求及工作过程，取得电气设计的依据，最大限度地满足生产机械和工艺对电气控制系统的要求。（2）优化设计方案，妥善处理机械与电气的关系，通过技术经济分析，选用性能价格比最佳的电气设计方案，在满足要求的前提下，设计简单合理、技术先进、工作可靠、维修方便的电路。（3）正确合理地选用电器元器件，尽可能减少元件的品种和规格。（4）取得良好的平均无故障时间指标，确保使用的安全可靠。（5）谨慎积极地采用新技术、新工艺。（6）设计中贯彻最新的国家标准。
2. 电力拖动系统自动控制原理及其设计
2.1 控制原理。
（1）电力拖动系统中电动机本身有各种反馈，如：速度反馈、电流反馈、电压反馈、频率反馈等。电力拖动系统的控制部分主要是由电气设备来完成的。控制部分即电器保护，主要包括过电流保护、热保护、欠电压保护、短路保护等。而启动连锁、运行连锁、安全保护、信息显示等是由计算机系统来实现的。
（2）在计算机系统中，普遍通过编程、功能模块化、逻辑计算、画面操作等步骤来实现电力拖动系统自动控制，呈现给用户的仪器驱动程序几乎与设备无关，这样使用者就可以比较迅速将仪器连入自己的测试系统，不仅方便编程，还能促进组态的可靠性。由于工艺条件不同，对电力拖动系统及其控制的要求也就不同。但就实质来说并没有很大差别，通过信号输入输出，在计算机系统上实现电力拖动系统的集中控制。输入计算机系统的信号主要有启动连锁、运行连锁、电动机的运行信号、就地集中控制信号、热故障信号等。计算机系统输出的信号主要有电动机的启/停，变频调节等。电力拖动系统在计算机中的自动控制过程如图1所示：
2.2 电动机的选择。 当电力拖动系统设计方案确定后，要进一步考虑选择电动机类型、数量、结构形式及电机功率、电流、额定电压与额定转速等。电动机选择的基本原则如图1：
2.2.1 电动机的功率应该满足生产机械提出的标准要求，能够与相应的负载很好结合，保证正常运行。决定电动机功率时，需要考虑电动机的发热、启动能力、允许过载能力三个主要因素。电动机容量是选择的关键，由于受到外界条件的影响，需要试验校验选出电动机的额定功率。
2.2.2 对于选择直流电动机还是交流电动机要考虑生产机械在技术和经济等方面的要求，一般是尽量选择几个便宜的、结构简单的、维护比较方便的交流异步电动机。而直流电动机的调速性较优，主要应用在调速范围要求大、功率大的生产机械上。
2.2.3 电动机的额定转速选择要根据电机与机械配合的技术经济情况来决定。可以分为两种情况：（1）电动机长期工作，很少启动、制动和反转。此时要考虑设备的投资、占地面积、维护检修等方面的技术经济，决定电动机的额定转速。（2）电动机经常启动、制动和反转，此时要根据电动机的动能储存量来决定电动机的额定转速。
2.2.4 电动机的额定电压要求电压的等级、相数、频率都必须与供电电网的电压一致。
2.2.5 电动机机构形式的选择取决于电动机安装位置和周围的环境的要求，根据不同的工作方式可相应选择连续、短时、断续周期性工作的电动机。
2.2.6 总之，要根据不同的性质和使用条件的要求，合理选择不同类型和不同规格的电动机。正确、合理的选用电动机可以保证其具有良好的运行特性，同时还可以保证经济型和可靠性。
2.3 电器控制线的设计。 电力拖动系统电器控制线的设计应根据不同的生产要求，作业环境，生产性质来决定配备什么规格的电器控制线路与其匹配。在此基础上，对控制线路的设计力求做到精炼，安全可靠，便于操作维修并达到最优的经济效益。一般设计电器控制线路的方法是：根据要求，参考基本线路先局部设计，然后根据各部分的相互关系，综合成一个完整的控制线路。设计过程中应遵循的规则如下：
（1）电器线路设计者要明确生产要求，因为控制线路是为整个设备和工艺过程服务的，要根据实际准确地设计线路是首要遵循的原则。力求做到最到限度地满足生产机械和工艺对电器控制线路的要求。
（2）在满足生产条件的要求的前提下，尽可能地让控制线路简单经济。在设计时就要尽量减少不必要的触头和电器数量，尽量选用比较标准的、常用的以及经过实际考验的线路并尽可能地缩短连接导线的长度和数量，同时要减少通电电路。
（3）要确保控制线路工作的可靠、安全，首先要选用可靠的元器件同时在具体的线路中正确地连接电器触头和电器线圈。此外，在线路还要尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的控制线路并且要确保电路中有短路、过流、过压、过载、欠压等保护环节。
（4）应力争使控制机构操作和维修方便，要求能迅速并正确地由一种控制方式转换到另一种控制方式。总之，不管控制电路如何复杂，它都是由一些基本的单元电路组合而成的。设计者在设计控制线路时，只要根据生产和工艺的要求，选择正确的基本环节，然后将它们合理地组合起来，就可以完成控制线路的设计。
3. 电力拖动系统的安全保护
电力拖动系统的安全保护有电器保护和计算机系统保护，最基本的保护就是电器保护，一般包括欠压保护、过流保护、热保护以及短路保护。而计算机系统保护也是必不可少的保护，它是上层保护，主要包括安全链、运行连锁和启动连锁以及整体系统故障的停车等。下面主要介绍一下安全保护作用：
（1）短路保护：短路电流会造成一些电气的绝缘设备损坏，强大的电流产生较大的电动应力，从而使电动机绕组和电路中的各种电器设备机械性的损坏。
（2）过流保护：如果不正确启动电动机或者电动机拥有过大的负载常常会引起较大的过电流，这种电流通常是启电流的1.2倍，会造成电动机和机械传动部件的损坏。
（3）欠压保护：在电动机正常的运行过程中，如果电源电压过分降低就会引起电动机的转速降低甚至会停止，当负载矩一定时，此时就要增加电源。此外电动机的电压降低还会引起部分电气释放，从而造成电路不能够正常工作，或许还产生故障。因此要在电压下降到最小允许的电压值范围内尽可能地切断电源。
（4）热保护：如果电动机长期的超载运行、电动机绕组的升温超过了允许值，就会造成电动机的损坏，做好热保护工作室防止这一点发生的有效措施。
（5）安全链：包括了欠压保护和过流保护，它还包括油压、水压和轴瓦温度保护。安全链是一个串行条件，如果其中有一个条件不满足要求，计算机会通过自动控制系统将电动机关闭。
（6）运行连锁和启动连锁的保护：输入信号进入计算机后，由计算机内部由程序或模块化程序来实现的自动控制过程，这一过程主要是完成在电动机启动前和运行过程中条件不具备或信号消失时的保护。
（7）计算机系统不仅处理的信息安全可靠，而且还要系统本身的硬件和软件保证自动控制系统的安全可靠性。一旦有什么意外发生，计算机会及时作出反应，停运现场的所有运行设备。
4. 结束语
作为一名电气工程技术人员，必须掌握电气控制系统设计的基本原则，设计内容和设计方法以及如何安全保护电气拖动设备等，以便根据生产机械的工艺要求去进行设计。希望相关从业人员更好地使用电力拖动系统，维护电气拖动设备，延长电力设备的寿命，从各种方面来减少经济的开销。
参考文献
[1] 郭自豪.密度继电器高低温试验校验方法[J].电气制造，2010（08）.
[2] 李普恩，赵清抗.变压器三维冲撞仪底板的改进[J].电气制造，2010（08）.
[3] 菲尼克斯电气中国公司温州地区交流会[J].电气制造，2010（08）.
1.1 电气自动化控制系统介绍
快速发展的科学技术带动着电气行业的不断进步, 为更好地监管电力设备, 电气自动化控制系统应运而生。电气自动化控制系统建立在计算机的基础之上, 计算机根据管道温度, 电流与电压的大小进行监控, 在发生危险时及时启动控制装置, 防止电气设备故障造成更大危害。简单来说, 电气自动化控制系统就是依托计算机运行程序而形成的一种自动控制与监管的系统。
2 电气自动化控制系统的设计
2.1 电气自动化控制系统设计的理念
电气自动化控制系统意图监控电力设备的运行状况, 防止电气设备出现故障而引发巨大问题。在进行电气自动化系统设计时, 首先要考虑是否采用集中控制的形式, 一旦电气自动化控制采用集中控制时, 所有的电力设备都被一个系统监管, 对电气设备进行维护与保养的成本降低, 更为快捷。但采用集中控制的设计方法, 全部电力设备的监管汇总于一处, 单次维护量无形中变大, 造成监管的难度增大。同时, 由于多个电气设备的管道与标线汇集一处, 一旦控制系统出现问题, 就将引起整个设备的瘫痪[1]。因此, 为了更好了解电气自动化控制系统, 就必须认真研究控制系统的设计方式与组成。
其次, 电气自动化控制系统设计过程中可以考虑采用远程监控的方式, 利用远程监控可以节省大量安装设备的电缆费用, 减少安装成本, 同时还能够保证信息快速传输。但远程监控的方式适合于小系统范围的管理, 大型电气化管理系统的监管难度大, 不能简单的采用远程监控方法[2,3]。
最后, 电气自动控制系统设计过程中应将现场总线监控考虑在内, 现场总线监控可以有针对性地对不同电气设备进行监管, 通过通信线进行沟通, 缩减控制电缆的数量, 降低监管成本, 从而确保控制的高效性。
2.2 电气自动化控制系统的功能
目前电气自动化控制系统通过ESC监控电气设备的运行状况, 形成了一个输送信息的平台, 此种电气自动化控制系统具有保护发变组和控制励磁变压器两大功能。控制系统有以下5 方面的基本功能。
1) 发电机的励磁系统是控制系统的重要组成部分, 灭磁和启励作为自动化控制的基本功能之一, 监控着电气设备的平稳运行。
2) 电气自动化控制系统通过改变控制模式, 从而产生增磁与减磁的不同功能, 甚至能进行PSS的投退活动, 确保电气设备的稳定。
3) 电气自动化控制系统通过对380V的电源进行监控, 防止因电压突变产生的电流过大, 烧毁设备的问题。
4) 在两台设备同时受电气自动化控制系统管理的情况下, 控制系统对启变压器进行管控, 保证两台设备的稳定运行。
5) 电气自动化控制系统能同时监控柴油发电机和保安电源, 从而确保系统运行的稳定。
2.3 电气自动化控制系统的组成
目前的电气自动化控制系统主要由电源供电回路、保护回路、信号回路、制动停车回路、自锁及闭锁回路等组成。为更好地理解控制系统的组成, 以电源供电回路和制动停车回路进行具体说明, 电源供电回路采用AC380V和220V等多种供电电源作为工作电源, 受此电压的供电电源的驱动, 控制系统得以顺利运行。制动停车回路指启动制动环节, 让异常运行的电气设备停止运转, 通常表现为倒拉反转制动、能耗制动灯。电气自动化控制系统的组成虽有不同, 但制动系统的宗旨都是为监管设备的正常运行服务, 快速发展的科技将推动控制系统的升级与更新。
2.4 电气自动化控制系统的未来发展
现有的控制系统一般由电源供电回路等组成, 主要使用380V的电压进行工作, 但随着OPC技术的更新, Microsoft在Windows平台的广泛使用, 推动着电气行业的一次次革命。电气行业的革命代表着电气设备的升级与更新, 为更好地监管新型设备, 控制系统必然要随之改变。传统单一功能的控制系统正逐步多样化、简便化、快捷化, 越发符合当前发展水平, 未来的控制系统将不局限于监管电气设备, 将拓宽其对生产过程、人事资源的管理范畴, 促进其工作的顺利开展。
3 结束语
综上所述, 电气自动化控制系统通过监管电气设备的运行情况, 防止电气设备因损坏而产生更大的损失。当前的电气设备主要在380V下工作, 需要考量集中控制与网络控制的问题, 但经济与科技的快速发展, 必带动电气行业的更新与升级, 电气自动控制系统正不断完善, 更好地进行设备监管工作。
参考文献
[1]宋振达, 葛伟峰.浅析电气自动化控制系统的设计[J].电源技术应用, 2013, (5) :146-148.
[2]吴绵能, 夏煜.浅析电气自动化控制系统及其设计[J].通讯世界, 2015, (24) :41-42.
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